JP7331106B2 - 大きい試料を顕微鏡検査するための顕微鏡および方法 - Google Patents

Description

本発明は顕微鏡、特に光シート顕微鏡に再構成された共焦点顕微鏡、および顕微鏡、特に光シート顕微鏡に再構成された共焦点顕微鏡、を用いて試料ボリュームを観察するための方法に関する。

冒頭で述べた形式の顕微鏡すなわち光シート顕微鏡および共焦点顕微鏡は、従来技術から知られている。従来技術の解決手段は可能な試料サイズに関して制約されており、したがって大きい試料を検査するときのフレキシビリティが少なく、かつ／または精度が低くなってしまう。

したがって本発明が基礎とする課題は、冒頭で述べた形式の公知の顕微鏡を、いっそう大きい試料を検査できるように改善することである。

この課題は、冒頭で述べた顕微鏡に関しては本発明によれば、以下のようにして解決される。すなわちこの顕微鏡は、顕微鏡ボディと、顕微鏡ビーム路が通過して延在する顕微鏡対物レンズのための機械的収容装置と、この収容装置に取り付け可能であり、試料ボリュームを照明するためのおよび試料ボリュームからの光を集光して伝達するための光学モジュールと、を含み、この場合、光学モジュールは、第１のビーム路を有する第１の光学装置と、第１のビーム路と試料ボリュームにおいて交差する第２のビーム路を有する第２の光学装置と、第１のビーム路および／または第２のビーム路を顕微鏡ビーム路と統合する光学ビーム路セレクタと、第１の光学装置または第２の光学装置と試料ボリュームとの間に設けられた拡張素子と、を有し、この場合、第１のビーム路または第２のビーム路は、少なくとも一部の区間で拡張素子を通過して進行し、さらにこの場合、顕微鏡は、試料ボリュームから集光された光を検出するための面センサを含む。

さらに冒頭で述べた方法は、本発明によれば以下のステップを含むことによって改善される。すなわち、
顕微鏡ボディに取り付けられた光学モジュールを通し第１のビーム路に沿って、またはこの第１のビーム路と交差する第２のビーム路に沿って、試料ボリュームを照明するステップ、
試料ボリュームから出射された光を、光学モジュールを通し第１のビーム路に沿って集光して伝達するステップ、
第１の光学装置または第２の光学装置と試料ボリュームとの間に配置された拡張素子を通して、第１のビーム路または第２のビーム路を案内するステップ、
試料ボリュームから集光された光を面センサによって検出するステップ。

本発明による拡張素子によって、試料ボリュームに対する第１の光学装置もしくは第２の光学装置の配向もしくは間隔を変更することができる。このようにすることで、光学モジュールのフレキシブルかつコンパクトな構造が可能となる。さらに拡張素子は、第１のビーム路または第２のビーム路を偏向することができる。

さらに冒頭で述べた課題は本発明によれば、顕微鏡、特に光シート顕微鏡に再構成された共焦点顕微鏡によって解決される。この顕微鏡は、顕微鏡ボディと、顕微鏡ビーム路が通過して延在する顕微鏡対物レンズのための機械的収容装置と、この収容装置に取り付け可能であり、試料ボリュームを照明するためのおよび試料ボリュームからの光を集光して伝達するための光学モジュールと、を含み、この場合、光学モジュールは、
第１のビーム路を有する第１の光学装置と、
第１のビーム路と試料ボリュームにおいて交差する第２のビーム路を有する第２の光学装置と、
第１のビーム路および／または第２のビーム路を介して試料ボリュームの一部を照明するための、好ましくは光ファイバを用いて搬送される、照明光のための入射口と、
第１の光学装置または第２の光学装置と試料ボリュームとの間に設けられた拡張素子と、
を有しており、その際に第１のビーム路または第２のビーム路は、少なくとも一部の区間で拡張素子を通過して進行し、
この場合、顕微鏡は、試料ボリュームから集光された光を検出するためのセンサ、好ましくは面センサ、を含む。

照明光のための入射口を、光学モジュールのハウジングに配置することができる。入射口は、自由に進行する照明光のための通路を有することができる。択一的に、光学モジュールのハウジングに光ファイバのためのファイバカプラを設けることができ、この光ファイバによって、試料ボリュームの一部を照明するための照明光を、第１のビーム路および／または第２のビーム路を介して搬送することができる。

さらに冒頭で述べた課題は本発明によれば、試料ボリュームを照明するためのおよび試料ボリュームからの光を集光して伝達するための光学モジュールによって、特に光シート顕微鏡に再構成された共焦点顕微鏡によって、解決される。この場合、光学モジュールは、顕微鏡対物レンズのための顕微鏡の機械的収容装置に適合可能であり、その際にこの収容装置を通過して顕微鏡ビーム路が延在しており、光学モジュールは、
第１のビーム路を有する第１の光学装置と、
第１のビーム路と試料ボリュームにおいて交差する第２のビーム路を有する第２の光学装置と、
第１のビーム路および／または第２のビーム路を介して試料ボリュームの一部を照明するための、好ましくは光ファイバを用いて搬送される、照明光のための入射口と、または第１のビーム路および／または第２のビーム路を顕微鏡ビーム路と統合する光学ビーム路セレクタと、
第１の光学装置または第２の光学装置と試料ボリュームとの間に設けられた拡張素子と、
を有しており、その際に第１のビーム路または第２のビーム路は、少なくとも一部の区間で拡張素子を通過して進行し、
顕微鏡は、試料ボリュームから集光された光を検出するための面センサを含む。

本発明による顕微鏡および本発明による方法を、以下で説明するそれぞれがそれ自体で有利な実施形態によって、さらに改善することができる。その際にそれらの実施形態の技術的な特徴を、互いに任意に組み合わせることができ、または省略することができ、ただしこれは固有の実施形態において省略された特徴によって達成される技術的効果が重要ではないかぎりにおいてである。

光学装置は、複数の個々のレンズもしくは１つのレンズシステムを含むことができ、好ましくはこれを顕微鏡対物レンズとして構成することができる。特に顕微鏡対物レンズとして構成することによって、光学装置全体の簡単な取り扱いおよび交換が可能となる。ビーム路はそれぞれ個々の光学装置によって規定され、もしくは顕微鏡ビーム路は顕微鏡の光学素子によって規定される。

拡張素子は好ましくは、個々の光学装置において試料と向き合った側に設けられており、この拡張素子を、使用される光に対し透過性である３次元の物体であると解することができ、これを通って照明または検出の光が透過させられる。

好ましくは、紫外線、可視および近赤外線のスペクトル領域内の光を使用することができる。例えば、好ましくは蛍光材料の励起波長に相応する波長を有する紫外線光により、照明を行うことができる。このようにすることで、蛍光材料から出射された蛍光を、励起波長よりも長い波長の可視スペクトル領域または近赤外線スペクトル領域で、試料から放射させることができ、それを光学モジュールにより集光して伝達することができる。光学モジュールを、収容装置に取り付けられた状態で顕微鏡ボディに対し旋回可能に、顕微鏡ボディのところに保持することができる。

本発明による顕微鏡の１つの可能な実施形態によれば、顕微鏡は、動作状態の以下のリストすなわち、
走査型顕微鏡モード、
非線形照明モード、
共焦点モード、
ライトフィールドモード、および
光シートモード
から成る動作状態のリストに属する少なくとも２つの動作状態を有することができる。

したがって顕微鏡のかかる実施形態によれば、多数の顕微鏡法が組み合わせられるので、これを多種多様に適用することができ、複数の顕微鏡法によって検査しなければならない試料を、ただ１つの本発明による顕微鏡に、特にこの顕微鏡の試料ボリュームに、そのまま保持しておくことができ、さらに別の検査のために他の顕微鏡に移動させる必要がない。

非線形照明モードを例えば、以下に限定されるものではないが、多光子モード、第２次高調波モード、第３次高調波モード、またはＣＡＲＳモードとすることができる。これらの顕微鏡モードの原理は従来技術から公知であり、したがってここでは詳しくは説明しない。

本発明による顕微鏡をさらに以下のようにして改善することができる。すなわち、顕微鏡は切り替え装置を有しており、この切り替え装置を用いて、顕微鏡を可逆的にかつ反復的に、少なくとも第１の顕微鏡モードまたは光シートモードに切り替え可能である。

第１の顕微鏡モードを特に、走査型顕微鏡モードまたは共焦点モードとすることができる。

したがって複数の顕微鏡法を切り替えるために、試料を試料ボリュームから移動させる必要もないし、顕微鏡を移動させる必要もない。よって、面センサおよび／または点検出器により記録された像を、像の記録中に行われるかまたは後で行われる像データの煩雑な変換なしで、互いに相関させることができる。このようにすれば、試料を一定の場所に留めておいて、種々の顕微鏡法によって検査することができ、その結果、種々の顕微鏡法の像の一部分にポジショニングされた試料が、記録された像データにおいて常に同じ場所で結像される。

したがってこれに対応する本発明による方法は、第１の顕微鏡モードと光シートモードとを切り替えるステップをさらに含み、この場合、第１の顕微鏡モードでは試料ボリュームが第１のビーム路に沿って照明され、さらにこの場合、光シートモードでは試料ボリュームが第２のビーム路に沿って照明される。このため実質的に各動作状態の切り替えは、照明光の１つの光路に関係するものとすることができる。好ましくは、試料ボリュームに属する試料から出射された検出された光は、常に第１の光学装置によって第１の光学ビーム路に沿って集光されて伝達される。

かくして本発明による顕微鏡のこの実施形態によって、顕微鏡の動作状態を繰り返し切り替えることができ、その際に顕微鏡の新たな位置合わせおよび／または試料の位置の変更は必要とされない。このため動作状態の切り替えによっても余分な手間はかからず、試料の顕微鏡検査においてこれを既存の作業シーケンスにシームレスに挿入することができる。

本発明による顕微鏡のさらに別の有利な実施形態によれば、光学ビーム路セレクタを波長選択性光学素子とすることができる。可能な波長選択性光学素子は例えば、以下に限定されるものではないが、ダイクロイックミラーである。かかるダイクロイックミラーは従来技術から公知であり、したがってここでは詳しくは説明しない。

さらに、本発明による光学ビーム路セレクタを、例えば回折または屈折など他の光学的波長選択性原理に基づく、というようにすることも考えられる。

好ましくは波長選択性光学素子を、約４５°の入射角で用いることができる。ただし、１０°～８０°の範囲内で、このコンフィギュレーションとは異なる入射角も可能である。

本発明による顕微鏡を以下のようにして改善することができる。すなわち、第２の光学装置は、試料ボリュームを横断する光シートを生成するための光シートモジュールとして構成されている。このことは、かかる光シートモジュールを簡単な手法で交換することができる、もしくは置き換えることができる、という利点を有する。したがって、別の特性を有する光シートモジュールを光学モジュールに組み込むことによって、種々の特性を有する光シートを試料において生成することができる。光シートモジュールも顕微鏡対物レンズとして構成することができる。このことは、かかる光シートモジュールは簡単な形式および手法で顕微鏡対物レンズを置き換えることができる、という利点を有する。好ましくは光シートモジュールは、顕微鏡法から公知の（好ましくは規格化された）バヨネット継手、ネジまたはダブテールガイドの形態の固定装置を有する。

好ましくは、拡張素子は光シートモジュールに配置されている。

試料ボリュームにおいて生成される光シートを、１つの方向に沿ってのみ集束を行う光学素子、例えばシリンダレンズ、によって生成することができる。さらに、集束されたビームを偏向ユニットにより試料ボリュームにおいて高速に移動させることができる。この運動が検出の走査速度よりも速いかぎりは、試料ボリュームのかかる走査はもはや運動としては認識不可能であり、これを仮想光シートと称する。

本発明による顕微鏡のさらに別の有利な実施形態によれば、波長選択性光学素子は、少なくとも１つのスペクトルフィルタエッジを有することができ、これによって第１のスペクトル領域が第２のスペクトル領域から分離される。この場合、波長選択性光学素子は、第１のスペクトル領域と第２のスペクトル領域とについて、それぞれ異なる透過特性および反射特性を有することができる。光シートモードの場合にはスペクトルフィルタエッジをスペクトルに関して、試料ボリュームに入射させられる光の第１の波長と、試料ボリュームから集光される光の第２の波長と、の間に位置させることができるのに対し、第１の顕微鏡モードの場合には、光の第１の波長と第２波長とを、共に第１のスペクトル領域内または第２のスペクトル領域内に位置させることができる。

したがって光シートモードでは、第１の波長の入射させられる光を、波長選択性光学素子を通して透過させることができるのに対し、試料から出射された第２の波長の光は、波長選択性光学素子によって反射させられる。

これに対し第１の顕微鏡モードでは、両方の波長を波長選択性光学素子によって透過または反射させることができる。

さらに波長選択性光学素子は、２つ以上のフィルタエッジを有することもできる。したがって波長選択性光学素子は、例えば透過性のバンドパスフィルタと反射性のバンドストップフィルタとを含むことができ、この場合、互いに隣接する３つのスペクトル領域の光が、波長選択性光学素子により交互に透過または反射させられる。フィルタエッジに関する波長の上述のスペクトル位置について、この実施形態の場合には２つのフィルタエッジを考察する必要がある。つまり例えば第１の波長および第２の波長を、第１のフィルタエッジの共通の側に配置することができるけれども、第２のフィルタエッジをこれらの波長の間に配置することができる。かかるケースでは、顕微鏡は光シートモードにあるとすることができ、それというのも第１の波長は、高い反射率のスペクトル領域にあり、第２の波長は高い透過率の領域にあるからである。

さらに可能性として挙げられるのは、両方の波長が、バンドパスフィルタもしくはバンドストップフィルタの透過帯域または反射帯域を含む、ということである。かかるケースでは、顕微鏡は第１の顕微鏡モードにあるとすることができる。

交互に反射性および透過性のスペクトル領域であるとするならば、両方の波長間に２つよりも多くのフィルタエッジを設けることができる。フィルタエッジの個数が偶数であるならば、顕微鏡は第１の顕微鏡モードにあり、これに対し個数が奇数であるならば、両方の波長は波長選択性光学素子によって空間的に互いに分離され、つまり顕微鏡は光シートモードにある。

両方の波長に１つの（または奇数個の）フィルタエッジが含まれるならば、フィルタの透過特性もしくは反射特性に依存して、短い方の波長または長い方の波長を反射させることができ、相応に長い方の波長または短い方の波長を透過させることができる。

本発明による顕微鏡をさらに以下のようにして改善することができる。すなわち切り替え装置は、以下を含む要素のリストすなわち、
波長可変光源、
互いに独立して切り替え可能な少なくとも２つのそれぞれ異なる放射波長を有する光源、
入射させられる光の波長を変化させる波長可変光学素子、
入射させられる光の偏光を変化させる光学遅延素子、および
少なくとも２つのビーム路セレクタを顕微鏡ビーム路に交互にまたは独立して取り入れるビーム路セレクタ交換モジュール
を含む要素のリストに属する少なくとも１つの要素を含む。

本発明による方法の１つの相応の実施形態によれば、第１の顕微鏡モードと光シートモードとの切り替えは、以下のステップから成るリストすなわち、
第１のビーム路および／または第２のビーム路を顕微鏡ビーム路と統合する光学ビーム路セレクタを交換するステップ、
入射させられた照明光の波長を、波長可変光源および／または波長可変光学素子を用いて変化させるステップ、および
入射させられた照明光の偏光を光学遅延素子を用いて変化させるステップ
から成るリストに属する少なくとも１つのステップを含む。

互いに独立して切り替え可能な放射波長を有する光源を、例えば切り替え可能な複数のレーザ線を有する１つのレーザとすることができる。択一的に、光源のこの実施形態を、複数のレーザを含むことのできる１つのモジュールとして構成することができる。好ましくは、１つの波長を固定的に設定可能とすることができ、２つのさらに別の波長を選択的に、つまり例えば交互に切り替えて投入可能とすることができる。単に例示であり以下に限定されるものではないが、（例えば４８８ｎｍにおける）一方のレーザをスイッチオフし、（例えば５６１ｎｍにおける）他方のレーザをその代わりにスイッチオンすることができる。従来技術において入手可能なレーザの放射波長による他の任意の組み合わせを考えることができる。

したがって第１の一般的なアプローチによれば、試料ボリュームに入射させられる、もしくはそこから集光される光の、少なくとも２つの波長の相対的なスペクトル位置を、少なくとも１つのフィルタエッジに関して変化させることができる。特に、相対的なスペクトル位置を、両方の波長がフィルタエッジの一方の側に存在するように、もしくは両方の波長がスペクトルに関してフィルタエッジを含むように、変化させることができる。スペクトルの位置に関する上述の関係は、光の波長もしくはフィルタエッジが位置する波長に関して、理解されるべきである。例えば第１の波長および第２の波長がフィルタエッジを含むのであれば、このことは、フィルタエッジが位置する波長が第１の波長よりも長くかつ第２の波長よりも短い、ということを意味し、一般性の制限なしでこれらの波長を入れ替えることができる。

ここで上述の第１のアプローチの場合であると、両方の波長のうち少なくとも一方の波長を変化させて、フィルタエッジのスペクトル位置をそのまま維持することができる。このことを、単に例示であるが波長可変光源を用いて行うことができ、例えばレーザ、一例として白色光レーザ、から出射された光のスペクトル選択によって行うことができる。この場合、適切な装置を用いることで、白色光レーザもしくは広帯域レーザの波長を選択することができる。例示であって以下に限定されるものではないが、かかる選択を、音響光学透過フィルタ（ａｃｏｕｓｔｏｏｐｔｉｃ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｆｉｌｔｅｒ：ＡＯＴＦ）、もしくは音響光学ビームスプリッタ（ａｃｏｕｓｔｏｏｐｔｉｃ ｂｅａｍｓｐｌｉｔｔｅｒ：ＡＯＢＳ）などの音響光学装置によって実施することができる。

したがって照明光の波長を変化させれば、それらの波長をスペクトルフィルタエッジを超えてシフトさせることができ、その際に変化させられた波長に関して、ビーム路セレクタの透過特性もしくは反射特性が変化する。

同様に、他の広帯域レーザを照明のために使用することも考えられ、この場合、それらのレーザにおいて出射光の波長を設定することができる。少なくとも１つのダイオードレーザを使用することも考えられる。ダイオードレーザを例えば、動作電流および／または動作温度を変化させることによって、それらのダイオードレーザから出射される波長において所定の限界内で、チューニングすなわち変更することができる。１つの択一的な実施形態によれば例えば、複数の切り替え可能なレーザ、例えばダイオードレーザ、を含む１つのモジュールを使用することができる。

第２のアプローチの場合、フィルタエッジに関して少なくとも２つの波長の相対的な位置が変更されるが、この場合には波長は一定に保たれ、フィルタエッジのスペクトル位置が変更され、すなわちフィルタエッジが位置する波長が変更される。このことをビーム路セレクタ交換モジュールにより、以下のようにして行うことができる。すなわち、ある１つのビーム路セレクタが別のビーム路セレクタによって置き換えられ、もしくは択一的にある１つのビーム路セレクタに加えて別のビーム路セレクタが顕微鏡ビーム路に取り入れられる。

択一的にまたは付加的に、ダイクロイックグラデーションフィルタを使用することができる。このフィルタは、フィルタエッジのスペクトル位置がグラデーションフィルタにおけるポジションに依存することを特徴としている。

顕微鏡ビーム路に取り入れられた２つのビーム路セレクタは、それらの個々の透過特性および反射特性の組み合わせにおいて初めて、顕微鏡の動作状態の切り替えを行うこともでき、例えば両方の波長を反射させることができる。

以下では、非限定的な実施例について説明することにする。２つの波長であるとした場合、第２の波長は第１の波長よりも長く、ビーム路セレクタが、これら２つの波長の間に位置するフィルタエッジを有する波長選択性素子として構成されており、この場合、第１の波長は、波長選択性素子の第１のスペクトル領域にあり、第２の波長は、波長選択性素子の第２のスペクトル領域にある。第１のスペクトル領域では、（理想的な想定では）１という透過率が生じ得るに対し、第２のスペクトル領域では、（やはり理想的な想定では）１という反射率および０という透過率が生じる。

波長およびフィルタエッジのこの相対的な配置の場合、顕微鏡は光シートモードにある。ここで、第２の波長よりも長い波長のところに位置するフィルタエッジを有する第２のビーム路セレクタを、顕微鏡ビーム路に取り入れることができ、この場合、両方の波長は、他方のビーム路セレクタの第１のスペクトル領域に位置し、両方が反射させられる。これは第１の顕微鏡モードに相応する。顕微鏡は、１つまたは複数のフィルタホイールを用意することができ、これによってビーム路セレクタ間のかかる交換が可能になる。フィルタホイールは、切り替え装置の１つの可能な実施形態である。

同様に考えられるのは、この実施例においてさらに別のビーム路セレクタを、顕微鏡ビーム路にすでに存在しているビーム路セレクタに加えて、顕微鏡ビーム路に取り入れることができる、ということである。このケースでは、さらに別のビーム路セレクタを例えばショートパスフィルタとすることができ、そのフィルタエッジはやはり両方の波長の間に位置する。ビーム路セレクタ（ロングパスフィルタ）をさらに別のビーム路セレクタ（ショートパスフィルタ）と組み合わせることによって、顕微鏡はやはり光シートモードから第１の顕微鏡モードへ切り替えられる。

さらに別の有利な実施形態によれば、顕微鏡は少なくとも１つの光源を含むことができ、この光源は、光を少なくとも２つのそれぞれ異なる波長領域内で放射し、例えば少なくとも２つのダイオードレーザを備えたレーザモジュールであり、この場合、少なくとも２つのそれぞれ異なる波長領域の少なくとも１つの光源の光は、互いに独立して顕微鏡ビーム路に入射可能であり、その際に光源のそれぞれ異なる波長領域のうち少なくとも２つの波長領域は、波長選択性光学素子のそれぞれ異なるスペクトル領域内に位置する。

したがってそれぞれ異なる２つの波長領域を、ただ１つの光源によって、またはそうではなく複数の光源によって、生成することができる。

ビーム路セレクタのフィルタエッジが両方の波長の間に位置するならば、そのセレクタの適切な選択により、一部を機械的に動かすことなく著しく迅速に両方のビーム路１と２とを交換することができる。このことを光マニピュレーションのために利用することができる。波長の交換を（波長の切り替えのために例えばＡＯＴＦを使用することにより）、数マイクロ秒以内に行うことができる。ガルバノメータスキャナを用いた場合、ガルバノミラーの位置を簡単にずらすことによって、特定の試料領域において特定の波長により所期の照明をミリ秒範囲内に行うことができる。

ビーム偏向のために音響光学調整ユニットを用いれば、ポジショニングを数マイクロ秒で行うことができる。このことは、生体における光遺伝学的に刺激可能な高速プロセスにおいて、ならびに光により切り替え可能なマニピュレーションにおいて、特に有利である。

好ましくは、種々の波長領域もしくはその中に位置する種々の波長を放射する光源を、波長の既述のバリエーションと組み合わせることができる。

光学モジュール内でビーム路セレクタを交換すれば、好ましくは顕微鏡のさらに別の平面において、例えば検出器入射平面においても、フィルタを交換するための光学フィルタシステムを設けることができ、その際にフィルタは、所望の照明波長および検出波長ならびに動作状態に従って選択される。検出器入射平面は、点検出および面検出のための検出器ユニットならびに少なくとも１つの光源を連結可能な平面である。この場合にも、フィルタホイールまたは従来技術から公知のフィルタ交換システムを、切り替え装置として用いることができる。この平面におけるフィルタ交換システムは、ビーム路セレクタ交換モジュールの設定に応じて特に好ましくは自動的に、ビーム路セレクタ交換モジュールに依存して、１つのフィルタを選択し、顕微鏡ビーム路に取り入れることができる。換言すれば、ビーム路セレクタの交換によって、検出器入射平面におけるフィルタ交換システムのフィルタの交換がトリガされる。

したがって顕微鏡の動作状態を切り替えるための手段を顕微鏡自体の中に、つまり例えば顕微鏡ボディ内に、用意しておくことができる。この手段を、ビーム路セレクタ交換モジュールと密に連携させて動作させることができる。

本発明による顕微鏡によれば、好ましくは面検出器は、光シートモードのための検出器として用いられる。第１の顕微鏡モードが共焦点モードであるならば、このモードのために好ましくは点検出器を用いることができる。ただし検出器の別の組み合わせも考えられ、例えば面検出器を共焦点モードのためにも使用する、ということを考えることができる。複数の検出器を、互いに組み合わせて使用することもできる。

さらに別の実施形態によれば、本発明よる方法を以下のようにして改善することができる。すなわち、
光シートモードにおける方法において、試料ボリュームの着目対象領域を同定し、
第１の顕微鏡モードへの切り替え後、同定された着目対象領域を、光シートモードよりも高い分解能を有する走査型顕微鏡法を用いて検査し、
試料ボリュームから出射された光分布を表す、面センサまたは点検出器により生成された光シートモードおよび第１の顕微鏡モードの像データを融合する、かつ／または共に表示する。

顕微鏡の動作状態の切り替えを、上述のステップのうちの１つを用いて行うことができる。

方法のこの実施形態は、ある試料においてその試料全体にわたる概観をもたらす像を著しく高速に記録することができる、という利点を有する。そこでは（所望のように）詳細を解像することはできない。顕微鏡の光シートモードの記録において、着目対象領域を同定することができる。これは“ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ ｉｎｔｅｒｅｓｔ”（略してＲＯＩ）とも称される。ＲＯＩをユーザによって適切な手法で画面上において、ハンドジェスチャコントロール、マウススイッチまたはフットスイッチにより選択することができる。これに基づき顕微鏡の動作状態を切り替えることができ、その際に好ましくは走査型法はＲＯＩの記録のみを実施し、つまり光シートモードにおいて記録される全体的な領域はスキャン／走査しない。

ただ１つの顕微鏡において両方の動作状態が可能であることから、つまり顕微鏡もしくは試料を交換することなく、両方の測定／記録が可能であることから、方法のこの実施形態を特に効率的であるとすることができる。さらにＲＯＩの選択／選定によって、進行中の検査に関してユーザにとってほとんどまたはまったく関心がないかもしれない領域に該当する不必要に大きなデータ量を記憶しなければならない、ということが回避される。

特に、光シートモードと第１の顕微鏡モードとにおいて生成された像データを融合することができる。ここで理解されたいのは、生成された像データは、特に試料における空間的位置に関して互いに相関されており、したがって例えばＲＯＩを拡大してもやはりそれをいっそう高い解像度でその領域に表示させることができるのに対し、ＲＯＩ外の領域では、（光シートモードにおける記録ではもっと低い分解能しか提供できないことから）そのような解像度を保証できない、ということである。

本発明による方法のさらに別の実施形態によれば、照明光とは異なる光を、試料ボリューム内に配置された試料上または試料内に入射させることができる。

付加的に入射させられるこの光を、マニピュレーション光と称することができる。かくしてマニピュレーション光の波長に応じて、この光をビーム路セレクタにより、反射させて第１のビーム路に沿って偏向させることができ、または透過させて第２のビーム路に沿って通過させることができる。

マニピュレーション光がビーム路セレクタを通して透過させられるならば、このマニピュレーション光は広い面積にわたり、つまり実質的に光シートの形態で、試料を照射することができ、波長がそれぞれ異なることから、照明光およびマニピュレーション光により形成された光シートは、それらのサイズに関して僅かに異なる可能性がある。

これに対しマニピュレーション光が反射させられるならば、試料を点状に照明することが可能であるようにすることができる。この場合には点状の照射を、線または面として実施することができる。ただしここで考えられるのは、マニピュレーション光を適切に入射させれば（発散または収束させれば）、第１のビーム路に沿った試料の面状放射も可能である、ということである。

試料の照明を（試料の吸収最大値において）共振で、または（試料の吸収最大値外において）非共振で行うことができ、この場合、１番目のケースでは試料のマニピュレーションと呼ぶことができ、２番目のケースでは試料の励起と呼ぶことができる。

特に、試料において多光子励起を生成する目的で、試料を近赤外線光によって照射することもできる。これと同時に、光シートを用いた記録を行うことができる。

近赤外線光による照射の場合、この光を波長選択性光学素子のところで第１の光学装置に向けて反射させることができる。いっそう短い波長の蛍光（例えば緑色）を試料において生成することができ、この光を第１の光学装置において集光することができ、さらにやはり波長選択性素子のところで、第１の光学装置から出て顕微鏡ボディの方向に反射させることができる。これと同時に、赤色光または青色光（赤色もしくは青色として知覚されるまたは定義されている波長を有する光）を、波長選択性光学素子によって第２の光学装置の方向に透過させて、光シートを形成することができる（静的なまたは仮想の光シート）。第３の波長選択性光学素子を適切に選択すれば、この素子によって近赤外線光、青色光または赤色光を反射させるが、蛍光（緑色）のスペクトル領域をカメラの方向に透過させることができる。

点検出器ユニットまたは非デスキャン検出器を用いて多光子データセットを生成するために、じかに第１の光学装置を介して（つまりこれをさらに別の波長選択性光学素子の後段に接続して）、近赤外線光を使用することができる。かかる構造の利点とは、いかなる機械的運動もなく切り替えが可能であり、したがってマニピュレーション方法と光シートモードとを高速に切り替えることができる、ということである。

光インタフェースを介し適切なさらに別の波長選択性素子を用いて、マニピュレーション光を顕微鏡に入射させることができる。顕微鏡の共焦点モードの場合には、かかるさらに別の波長選択性素子を、好ましくはビーム路から取り除くことができ、もしくは（特に好ましくは防眩化された）ガラス基板によって置き換えることができ、これはさらに別の波長選択性素子の放射オフセットを、ビーム進行にさらなる（スペクトル的）影響を及ぼさずにシミュレートするものである。

本発明による顕微鏡によれば、多光子光シート照明と同時に、生物学的事象を刺激するための可視光による照明を、実施することができる。この目的でさらに別の波長選択性光学素子を介して、（例えば５００ｎｍ未満の）可視光スペクトル領域の照明光を顕微鏡ビーム路に入射させることができる。さらに別の波長選択性光学素子に対応づけられた軸における光照射野絞りを介して、照明面を設定することができる。

顕微鏡は、共焦点ユニットを接続するための光学インタフェースを有することができる。これを第３の波長選択性光学素子によって形成することができ、この素子は光を、共焦点ユニットの方向へ、またはカメラの方向へ、案内することができる。したがって第３の波長選択性光学素子ならびに光学モジュールにおける波長選択性素子を適切に選択することによって、第１の光学装置を介して試料を共焦点で点ごとに走査することができ、さらに光を、すべてカメラによって捕捉することができ、すべて点検出器ユニットによって捕捉することができ、またはそれぞれ部分的にカメラと点検出器とによって（光学インタフェースにおける部分反射器または色フィルタを用いて）捕捉することができる。光学モジュールの波長選択性光学素子を、ミラーとして構成することができる。

可能なマニピュレーション方式は、レーザアブレーション、オプトジェネティクスまたはフォトコンバージョンである。

かくして本発明による顕微鏡ならびに本発明による方法によれば、１つの試料を様々な顕微鏡法によって検査することができる。その際に例えば従来技術において使用されるような単一の対物レンズに代えて、本発明によるモジュールを顕微鏡に組み込んで使用することができる。

したがって適切なビーム路セレクタの使用、およびいくつかの実施形態で説明したこのビーム路セレクタの交換によるだけで、多様な顕微鏡法を互いに組み合わせることができ、もしくは同時に実施することができる。これらの検査は同じ試料領域において行われ、顕微鏡の交換もしくは試料の移動は必要とされない。

さらに別の可能な顕微鏡法は、すでに言及した共焦点走査型顕微鏡法のほか、ＦＬＩＭ、ＦＲＥＴ、多光子顕微鏡法、または局在性顕微鏡法（ＰＡＬＭ／ＳＴＲＯＭおよび同種の方法）である。

特に、本発明による光学モジュールによって、市販の好ましくは直立の共焦点走査型顕微鏡を、光シート対応顕微鏡に構成し直すことができる。

このように再構成することによって、一方ではさらに別の顕微鏡のために必要とされるスペースが節約され、しかもこのような再構成は、完成されている光シート顕微鏡よりも低コストになり得る。特に、必要とされる再構成に不可欠の光学モジュールにかかるコストを、新しい対物レンズのコスト程度にすることができる。

かくして本発明による光学モジュールを使用することによって、既存の共焦点顕微鏡を、多数の動作状態もしくは動作モードを有する多角的な顕微鏡に構成し直すことができる。

本発明による顕微鏡のさらに別の実施形態によれば、顕微鏡ビーム路を、第１の光学装置および／または第２の光学装置の後方焦点面に対し垂直に位置する法線に対し傾斜させて、光学モジュールに供給可能であるようにすることができ、この場合、第２の光学装置および／または拡張素子を、第２の光学装置の後方焦点面の法線に対する顕微鏡ビーム路の傾斜に依存して傾斜可能であるようにすることができる。

本発明による顕微鏡のこの実施形態によって、実質的にビーム路セレクタを通過して透過させられる、つまり第２の光学ビーム路に沿って進行する光が、第１の光学ビーム路を介してはカメラ（２Ｄ検出器）の視野（Ｆｉｅｌｄ ｏｆ Ｖｉｅｗ）には到達しない、ということを保証することができる。

ビーム路セレクタとして、ダイクロイックビームスプリッタもしくはダイクロイックミラーの形態の波長選択性素子が使用される場合、それらの素子はそれらのコーティングゆえに、不所望な反射の抑圧を９９．０％～９９．９％しか保証することができない。つまり第２のビーム路に沿って伝播すべき入射させられた照明光の０．１％～１．０％は、第１のビーム路に反射させられる可能性がある。不所望に第１の光学装置の方向に偏向されたこの光すなわち照明光の成分は、この光学装置によって試料に集束され、例えば試料において蛍光を生成する可能性があり、これは光シートを用いて励起された蛍光と重畳して、不所望なアーチファクトをもたらす。

それゆえ照明光は、ビーム路セレクタのところで反射させられた照明光の成分が、第１の光学装置によって視野内では試料に集束されないように、傾斜させられて光学モジュールに入射させられる。換言すれば、この成分は第１の光学装置の受光角外に位置し、したがってこの光学装置によって結像されない。

しかしながら顕微鏡ビーム路の傾斜は第２のビーム路にも影響を及ぼすので、好ましくは第２の光学装置および／または拡張素子を、第１の光軸と第２の光軸とが試料ボリュームにおいてやはり実質的に互いに垂直に交差するよう、傾斜させることができる。

本発明による顕微鏡のさらに別の実施形態によれば、波長選択性光学素子から実質的に第２の光学装置に向けて透過させられる第２のスペクトル領域（つまり照明光）の反射成分を減衰または阻止するストップフィルタ、および／または第１の光学装置の後方焦点面を移動させるさらに別の光学装置を、第１のビーム路内に設けることができる。

ストップフィルタを、顕微鏡ビーム路の上述の傾斜に対する簡単な代替とすることができる。ストップフィルタは、照明光を理想的には完全に阻止することができ、またはそうでなくても、ともかく照明光の僅か０．１％～１．０％の成分によっても減衰後には検出可能な蛍光が生成されることがないように、少なくとも減衰させることができる。

起こり得る口径食を回避する目的で、第１の光学装置の後方焦点面を移動させるためにさらに別の光学装置を使用することができる。好ましくは無限焦点であるこの光学系は、想定された傾斜軸の平面を第１の光学装置の実際の後方焦点面に移動させることができる。

この実施形態によれば、ビームの傾斜が光学装置の後方焦点面内に位置する平面を中心には行われないのを回避することができる。このことが該当してしまうと、視野の周縁に位置する点を完全には結像することができず、シェーディング（口径食）が引き起こされてしまう。

無限焦点光学系の使用に対し択一的に、２つのミラーを有する従来技術から公知のスキャナコンフィギュレーションを使用することができ、それらのミラーは、平行な回転軸を中心に傾斜可能であるが、それぞれ異なる角度で傾斜させられる。かかるケースでは、ミラーの間隔およびミラーの両方の旋回角に基づき、傾斜平面つまり傾斜軸が位置する平面のポジションを決定することができる。

共焦点顕微鏡における走査ユニットもしくはスキャナを、３つのスキャン装置から成るようにすることができる。それらの装置のうちの２つはＹ方向に、１つはＸ方向に、向きを変えることができる。Ｙ方向に向きを変える両方のミラーは、ジンバル支承されたミラーの場合のように、傾斜軸が同じ平面内でＸ方向にもＹ方向にも位置するよう、Ｘ方向に向きを変えるミラーに傾斜軸を向けることができる。

光シートモジュールのために好ましくは、光シート平面に対し垂直な方向に２つのミラーによる傾斜を行うことができる。光シート（仮想光シート）を生成するためのスキャン運動を、より高速なスキャン運動を可能にする単一のミラーによって行うことができる。Ｙスキャナを介した傾斜および光学装置（例えば第２の光学装置）の後方焦点面への傾斜軸の移動によって、光シートが第１の光学装置の焦点面に対し傾斜されていない、ということを保証することができる。このようにすることで、像が周縁領域において不鮮明に結像されることを回避することができる。

本発明による顕微鏡を以下のようにしてさらに改善することができる。すなわち、以下を含む要素のリストすなわち
第１の光学装置、
第２の光学装置、
ビーム路セレクタ、および
ストップフィルタ
を含む要素のリストに属する少なくとも１つの要素が、収容装置に取り付けられたモジュールにおいて、繰り返し交換可能に収容されている。

好ましくは、相応の動作状態を選択することができるように、上述の要素のうち複数の要素が共に交換可能であるようにすることができる。

顕微鏡はさらに別の結像ビーム路を含むことができ、この結像ビーム路は、さらに別の顕微鏡対物レンズおよびさらに別の検出器を有しており、この場合、さらに別の結像ビーム路の対物レンズによって、試料ボリュームを、光学モジュールとは反対の側からさらに別の検出器に結像可能である。

顕微鏡のさらに別の結像ビーム路を、光学モジュールに対し相対的に移動可能とすることができる。同様に択一的に、第１の光学装置を第２の光学装置に対し相対的に移動可能とすることができる。

第１の光学装置または第２の光学装置と試料ボリュームとの間に配置された拡張素子に加えて、さらに別の拡張素子を、それぞれ他方の光学装置と試料ボリュームとの間に配置することができる。

顕微鏡ビーム路の光軸、および第１の光学装置の光軸、および／または第２の光学装置の光軸、および／または場合によってはさらに別の結像ビーム路の光軸を、１つの共通の物体フィールドと交差させることができる。

第１の光学装置および／または第２の光学装置および／または場合によってはさらに別の結像ビーム路は、可変レンズ、または可変に設定可能な液体レンズ、またはズーム光学系を有することができる。

顕微鏡のさらに別の実施形態によれば、スキャナによって動的な光シートを生成可能とすることができる。

さらに考えられるのは、シリンダレンズによって静的な光シートを生成可能である、ということである。

顕微鏡のさらに別の実施形態によれば、第１の光学装置および／または第２の光学装置は、有限光学系または無限光学系を備えた顕微鏡対物レンズを有することができる。

いくつかの態様を装置の文脈において説明してきたが、これらの態様が、対応する方法の説明も表していることが明らかであり、ここでは装置がステップまたはステップの機能に対応している。これと同様に、ステップの文脈において説明される態様は、対応する装置の対応する要素または特徴の説明も表している。ステップの一部または全部は、例えば、プロセッサ、マイクロプロセッサ、プログラマブルコンピュータまたは電子回路等のハードウェア装置（またはハードウェア装置を使用すること）によって実行されてもよい。いくつかの実施形態では、極めて重要なステップのいずれか１つまたは複数が、そのような装置によって実行されてもよい。

一定の実装要件に応じて、本発明の実施形態は、ハードウェアまたはソフトウェアで実装され得る。この実装は、非一過性の記録媒体によって実行可能であり、非一過性の記録媒体は、各方法を実施するために、プログラマブルコンピュータシステムと協働する（または協働することが可能である）、電子的に読取可能な制御信号が格納されている、デジタル記録媒体等であり、これは例えば、フロッピーディスク、ＤＶＤ、ブルーレイ、ＣＤ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭおよびＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭまたはＦＬＡＳＨメモリである。したがって、デジタル記録媒体は、コンピュータ読取可能であってもよい。

本発明のいくつかの実施形態は、本明細書に記載のいずれかの方法が実施されるように、プログラマブルコンピュータシステムと協働することができる、電子的に読取可能な制御信号を有するデータ担体を含んでいる。

一般的に、本発明の実施形態は、プログラムコードを備えるコンピュータプログラム製品として実装可能であり、このプログラムコードは、コンピュータプログラム製品がコンピュータ上で実行されるときにいずれかの方法を実施するように作動する。このプログラムコードは、例えば、機械可読担体に格納されていてもよい。

別の実施形態は、機械可読担体に格納されている、本明細書に記載のいずれかの方法を実施するためのコンピュータプログラムを含んでいる。

したがって、換言すれば、本発明の実施形態は、コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行されるときに本明細書に記載のいずれかの方法を実施するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラムである。

したがって、本発明の別の実施形態は、プロセッサによって実行されるときに本明細書に記載のいずれかの方法を実施するために、格納されているコンピュータプログラムを含んでいる記録媒体（またはデータ担体またはコンピュータ読取可能な媒体）である。データ担体、デジタル記録媒体または被記録媒体は、典型的に、有形である、かつ／または非一過性である。本発明の別の実施形態は、プロセッサと記録媒体を含んでいる、本明細書に記載されたような装置である。

したがって、本発明の別の実施形態は、本明細書に記載のいずれかの方法を実施するためのコンピュータプログラムを表すデータストリームまたは信号シーケンスである。データストリームまたは信号シーケンスは例えば、データ通信接続、例えばインターネットを介して転送されるように構成されていてもよい。

別の実施形態は、処理手段、例えば、本明細書に記載のいずれかの方法を実施するように構成または適合されているコンピュータまたはプログラマブルロジックデバイスを含んでいる。

別の実施形態は、本明細書に記載のいずれかの方法を実施するために、インストールされたコンピュータプログラムを有しているコンピュータを含んでいる。

本発明の別の実施形態は、本明細書に記載のいずれかの方法を実施するためのコンピュータプログラムを（例えば、電子的にまたは光学的に）受信機に転送するように構成されている装置またはシステムを含んでいる。受信機は、例えば、コンピュータ、モバイル機器、記憶装置等であってもよい。装置またはシステムは、例えば、コンピュータプログラムを受信機に転送するために、ファイルサーバを含んでいてもよい。

いくつかの実施形態では、プログラマブルロジックデバイス（例えばフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ）が、本明細書に記載された方法の機能の一部または全部を実行するために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイは、本明細書に記載のいずれかの方法を実施するためにマイクロプロセッサと協働してもよい。一般的に、有利には、任意のハードウェア装置によって方法が実施される。

次に、添付の図面に基づき本発明についてさらに詳しく説明する。それらの図面には、本発明による顕微鏡およびこれに付随する本発明による方法の単に例示的な実施形態が示されている。個々の実施形態に示されている技術的特徴を任意に互いに組み合わせることができ、また、ある１つの特別な実施形態にとってそれらが不要であれば、省略することもできる。

本発明による顕微鏡の概略的構造を示す図である。 本発明による顕微鏡のさらに別の実施形態の概略的構造を示す図である。 入射瞳がずらされたことに起因する口径食を回避するための、本発明による光学モジュールを概略的に示す図である。 ビームの傾斜軸が位置する任意に設定可能な平面を有する走査ユニットを概略的に示す図である。 入射瞳がずらされたことに起因する口径食を回避するための、本発明による光学モジュールのさらに別の実施形態を概略的に示す図である。 不所望な反射を回避するための、本発明による光学モジュールのさらに別の実施形態を概略的に示す図である。 不所望な反射を回避するための、本発明による光学モジュールのさらに別の実施形態を概略的に示す図である。 波長選択性光学素子の透過特性を概略的に示す図である。 多数のビーム路セレクタを備えたビーム路セレクタ交換モジュールを示す図である。 光学モジュールのさらに別の実施例を概略的に示す図である。 光学モジュールのさらに別の実施例を概略的に示す図である。 さらに別の結像ビーム路を備えた光学モジュールのさらに別の実施例を概略的に示す図である。 光学モジュールのさらに別の実施例を概略的に示す図である。

図１には顕微鏡１が示されており、これは光シート顕微鏡３に再構成された共焦点顕微鏡４である。顕微鏡１は、顕微鏡ボディ５と、顕微鏡対物レンズ３７のための機械的収容装置７と、を含み、この顕微鏡対物レンズ３７を通過して顕微鏡ビーム路９が延在している。収容装置７には、試料ボリューム１３を照明するための、および試料ボリューム１３からの光１５を集光して伝達するための光学モジュール１１が取り付けられている。試料ボリューム１３は試料台６７上に配置されている。

光学モジュール１１は、第１のビーム路１９を備えた第１の光学装置１７と、第２のビーム路２３を備えた第２の光学装置２１と、第１のビーム路１９および／または第２のビーム路２３を顕微鏡ビーム路９と統合する光学ビーム路セレクタ２５と、を含む。

光学ビーム路セレクタ２５は、波長選択性光学素子３９として構成されている。特にこれはダイクロイックミラー４１である。

第２の光学装置２１は、図１には単一のレンズとしてしか描かれていないけれども、第１の光学装置１７のように顕微鏡対物レンズ３７とすることができる。特に第２の光学装置２１を、試料ボリューム１３を横断する光シート４５を生成するための光シートモジュール４３とすることができる。

顕微鏡１はさらに光源４７、ビームスプリッタ４９、スキャナ５１、および点検出器ユニット５３を含み、これらはすべてひっくるめて共焦点モジュール５５内に配置されている。

光学モジュール１１の波長選択性光学素子３９のほかにも、さらに別の波長選択性光学素子５７が設けられており、これも同様にビームスプリッタ４９である。これを介して、マニピュレーション光５９を顕微鏡ビーム路９に入射させることができる。さらにストップフィルタ３５が示されており、その動作態様については図６において説明する。

さらに第３の波長選択性光学素子６１（同様にビームスプリッタ４９）が設けられており、これは光学インタフェース６３を成していて、これを介して共焦点モジュール５５（多光子励起のケースでは共焦点ユニットまたは走査ユニットとも称する）および／またはカメラ６５を顕微鏡ビーム路９と接続することができる。第３の波長選択性光学素子６１の適切な選択によって、共焦点モジュール５５にもカメラ６５にも同時に、対応する波長の光１５を照射することができ、それによって同時に試料６９の複数の測定を実施することができる。

図２には、本発明による顕微鏡１のさらに別の実施形態が示されており、この顕微鏡１は共焦点モジュール５５内に、この図面に示されている実施形態では可視光光源７１である光源４７のほかにも、近赤外線光源７３を有する。近赤外線光源も、ビームスプリッタ４９によって顕微鏡ビーム路９に入射させられる。したがってスキャナ５１は、可視光７３および近赤外線光７５を一様に偏向する。これによって顕微鏡１の共焦点モード、走査モードもしくは動作状態において、照明のために可視光７３も入射させられる同じ領域で、試料ボリューム１３における多光子励起を実施することができる。

図示の実施形態によれば光学モジュール１１において、近赤外線光７５が波長選択性光学素子３９によって第１の光学装置１７に向けて反射させられる。可視光７３、例えば青色光、は波長選択性光学素子３９を通過して透過させられ、ここでは顕微鏡対物レンズ３７として描かれている第２の光学装置２１に到達する。したがって可視光７３によって光シート４５が形成されるのに対し、近赤外線光７５は第１の光学装置１７を通過して集束される。

近赤外線光７５によって、試料ボリューム１３において蛍光を励起させ、蛍光７７を出射させることができ、これが第１の光学装置１７により集光されて、波長選択性光学素子３９により反射させられる。

第３の波長選択性光学素子６１は蛍光７７に対し透過性であり、したがって蛍光７７をカメラ６５によって検出することができる。カメラは、鏡胴のところで管のためのインタフェース７９によって顕微鏡１に取り付けられており、択一的に、カメラアダプタを備えた鏡胴レンズによって管を置き換えることができる（図示せず）。

かくして近赤外線光７５を、点検出器ユニット５３によって捕捉された多光子データセット（図示せず）を生成するために用いることができる。択一的に、非デスキャン検出器８１（略してＮＤＤ）を用いることができ、これはさらに別の波長選択性光学素子５７を介して蛍光７７を受光する。ＮＤＤ８１は概略的にしか書き込まれていない。

さらに別の実施形態によれば、光源４７を広帯域光源８３とすることができる。これは顕微鏡１の上方の円内に描かれている。

この広帯域光源８３は出射された光１５を、波長可変素子８５を通過して透過させることができる。したがって波長可変素子８５は切り替え装置１５９を成しており、図示の実施例ではこれを音響光学透過フィルタ（ＡＯＴＦ）８７とすることができる。これによって光１５の波長を選択することができ、それによって光学モジュール１１内の波長選択性素子３９のところで、波長可変素子８５の設定によるだけで、光を第１の光学装置１７へ、または第２の光学装置２１へ、案内することができる。この場合、波長可変素子８５の切り替えの周波数によって、記録すべき像について可能な像のレートを規定することができ、光学コンポーネントの切り替えは不要である。かかる実施形態によれば、２波長選択性光学素子６１を、入射光の５０％を反射し５０％を透過させるニュートラルスプリッタ８９によって置き換えることができる。同様に、波長可変光源８４（これは切り替え装置１５９を成す）を使用することもできる。

図示されている構造によって、照明および刺激の複数の組み合わせが可能となる。例えば、近赤外線による多光子の光シート照明と同時に可視光７３による面状照明、または可視光７３による光シート照明を、第１の光学装置１７を介した可視光７３（他の波長）による試料６９の刺激／励起と組み合わせて行うことができる。

図３には光学モジュール１１が示されており、この場合、光シートの照明ビーム８９、共焦点照明ビーム９１、ならびに傾斜面がずらされた共焦点照明ビーム９３が示されており、さらに第１の光学装置１７および同様に第２の光学装置２１の後方焦点面９５が示されている。

ここでわかるのは、傾斜させられた共焦点照明ビーム９１の場合には、傾斜は傾斜面９７を中心として生じ、第１の光学装置１７の後方焦点面９５を中心としては生じない、ということである。その結果、光学系９９において、照明光１０１がこの光学系９９の周縁領域１０３に案内される。これにより周縁領域１０３においてシェーディング、いわゆる口径食、が引き起こされる可能性がある。

照明光１０１が傾斜させられて入射したときのこの結像エラーを、さらに別の光学系１０５、特に無限焦点光学系１０７、によって回避することができる。このことは図５に描かれている。

この場合も共焦点照明ビーム９１は傾斜させられているけれども、さらに別の光学系１０５／無限焦点光学系１０７によって、共焦点照明ビーム９１が第１の光学装置１７の後方焦点面９５を中心に傾斜させられるように、偏向される。したがって後方焦点面９５が傾斜面９７である。共焦点照明ビーム９１の元のビーム路は破線で書き込まれている。

補正された共焦点照明ビーム１０９は、補正されていない共焦点照明ビーム１１１とは異なり、もはや周縁領域１０３に案内されるのではなく、軸近傍領域１１３に案内される。このようにして口径食が弱められ、またはそれどころか完全に回避される。

図４にはスキャナ５１が示されており、これによれば２つのミラー１１５を平行な回転軸１１７を中心に傾斜させることができる。ただし第１のミラー１１５ａは第１の角度１１９で、第２のミラー１１５ｂは第２の角度１２１で傾斜させられる。第１の角度１１９と第２の角度１２１とは、これらのミラー１１５同士の間隔１２３と組み合わせて傾斜面９７のポジションを定めることができるように、互いに異なっている。この方法は、ビームウォーキングとしても知られている。

図６ａには光学モジュール１１が示されており、この場合、光シートの照明ビーム８９と光シートの傾斜させられた照明ビーム１２５とが示されている。ここで、光シートの照明ビーム８９に沿って照明光１０１を、波長選択性光学素子３９を通り抜けて透過させようとすると、この素子３９のところで不所望な反射が生じる可能性があり、それによって照明光の１つの成分１２３が第１の光学装置１７の方向に反射させられる。この成分１２３は、元々入射させられた照明光１０１の０．１％～１．０％（フィルタメーカの仕様次第ではこの成分は１％を超える可能性もある）となり得る。

光シートの照明ビーム８９に沿って照明が行われると、照明光の成分１２３（この成分１２３を区別のため以下では第１の成分１２３ａと称する）は、第１の光学装置１７を介して第１の光学装置１７の視野１２７に集束され、試料６９の像データ１３１において妨害を及ぼすアーチファクト１２９を引き起こす可能性がある。このアーチファクト１２９を、区別のため以下では第１のアーチファクト１２９ａと称する。

しかしながら光シートの傾斜させられた照明ビーム１２５に沿って照明光１０１が入射させられると、それにもかかわらず第２の反射成分１３３が発生するけれども、第１の光学装置１７の通過後、これは視野１２７外に発生する。つまり、この第２の反射成分１３３は視野１２７内では試料６９に到達しない、ということである。このアーチファクト１２９を区別のため第２のアーチファクト１２９ｂと称し、かくしてこのアーチファクト１２９は像データ１３１内には存在しない。

照明ビーム８９の傾斜が導入されている間、第１の光学装置１７はその位置に関して変更されない。ただし光シート記録のために第１のビーム路１９と第２のビーム路２３とを互いに垂直に位置させなければならないことから、拡張素子２７が側方にずらされる。このことは破線によって概略的に描かれている。

実線で描かれた拡張素子２７は、光シートの傾斜させられた照明ビーム１２５に対する位置１３５を表す。これに対し、光シートの傾斜させられていない照明ビーム８９に対する最適な位置１３７が、破線によって示唆されている。

照明ビームが傾斜しているときの照明対象物の横色収差を回避するために、ここでさらなる代案について添付の図６ｂを参照しながら説明する。

第２の光学装置２１が、像中央の遙か外側に傾斜させられて照明されると、横色収差が発生する可能性がある。これは、種々の照明波長が用いられたならば、その場合に照明平面における焦点オフセットとして現れる（種々の平面が照明される）。このことを回避する目的で、光シートの照明ビーム１２５が傾斜させられている場合には、第２の光学装置２１が拡張素子２７と共に、やはりその角度の値だけ傾斜させられる（例えば１°～８°）。したがって一方では、横色収差の形態の結像エラーを回避することができ、他方では、光シート記録のために第１のビーム路１９と第２のビーム路２３とが互いに垂直に位置する、ということを保証することができる。したがって検出光学系１７を相応に傾斜させる必要はない。

実線で描かれた第２の光学装置２１および拡張素子２７は、光シートの傾斜させられた照明ビーム１２５に対する位置１３５を表し、光シートの傾斜させられていない照明ビーム８９に対する最適な位置１３７が、破線で描かれて示唆されている。

図６ｂには、第２の反射成分１３３が第１の光学装置１７によって発生することにより生じる第２のアーチファクト１２９ｂも示されている。ただしこの第２のアーチファクト１２９ｂは視野１２７外にあり、したがって像データ１３１内には存在しない。さらに第１のアーチファクト１２９ａも示されており、これは像データ１３１において光シートの照明ビーム８９について、以下で説明するストップフィルタ３５を用いないと発生する。

択一的に、ここで説明した不所望な反射を、上述のストップフィルタ３５を波長選択性光学素子３９と第１の光学装置１７との間に取り付けることによって、回避することができる。好ましくはストップフィルタ３５は、偏向ミラー１３９と第１の光学装置１７との間に設けられている。ストップフィルタ３５は、照明光１２３の成分が妨害を及ぼすアーチファクト１２９を像データ１３１において形成することがないように、その成分を阻止する。

図７には、波長選択性光学素子３９の透過特性が示されている。この図には透過率Ｔが波長λに対して書き込まれており、この場合、透過率Ｔは理想的には第１のスペクトル領域１４５ではゼロとなり、フィルタエッジ１４３のところで、すなわち第２のスペクトル領域１４７において１に上昇する。理想的には反射特性Ｒ（図示せず）を、式Ｔ＋Ｒ＝１を介して透過特性１４１から得ることができる。

水平方向のハッチングによって概略的に描かれている光シートモード１４９の場合、第１の波長１５１は第１のスペクトル領域１４５内にあり、第２の波長１５３は第２のスペクトル領域１４７内にあり、したがって第１の波長１５１の光１５は波長選択性光学素子３９のところで反射させられ（透過率Ｔはゼロ）、これに対し第２の波長１５３の光１５は透過させられる。したがって第２の波長１５３の光１５は、光シート４５のための照明光１０１を成すことができる。

第１の顕微鏡モード１５５（これもハッチングされた領域によって描かれている）の場合には、第１の波長１５１も第２の波長１５３も第１のスペクトル領域１４５内に位置している。

したがって光シートモード１４９と第１の顕微鏡モード１５５との切り替えを、（ａ）フィルタエッジ１４３の位置を変更することによって、または（ｂ）少なくとも一方の波長を、フィルタエッジ１４３を超えて他方の波長の同一のスペクトル領域内にずらすことによって、行うことができる。

（ａ）による手法を、波長選択性光学素子３９を交換することによって実現することができる。このことは例えば、図８に示されているビーム路セレクタ交換モジュール１５７として構成された切り替え装置１５９によって行うことができ、この切り替え装置１５９は図示のケースでは、交互に種々のビーム路セレクタ２５を顕微鏡ビーム路９中に取り入れることができる。

（ｂ）による手法のケースでは、例えば第２の波長１５３を第１のスペクトル領域１４５内にずらすために、図２に示した波長可変素子８５を使用することができる。

図９には、光学モジュール１１のさらに別の実施例が示されており、この光学モジュール１１は、図９には示されていない顕微鏡もしくは顕微鏡ボディの機械的収容装置７において、顕微鏡ビーム路９と整合されている。この光学モジュール１１はハウジング１６０を有しており、このハウジング１６０内に、第１のビーム路１９を有する第１の光学装置１７と、第１のビーム路１９と試料ボリューム１３において交差する第２のビーム路２３を有する第２の光学装置２１と、が配置されている。ここでは第２の光学装置２１と試料ボリューム１３との間に拡張素子２７が配置されており、この場合、第２のビーム路２３がこの拡張素子２７を介して推移している。シリンダレンズ１９６を用いることによって、第２の光学装置２１により静的な光シートを生成することができる。

光学モジュール１１のハウジング１６０に入射口１６２が設けられており、この入射口１６２を経て、試料ボリューム１３の一部を第２のビーム路２３を介して照明するための照明光が生じる。このため照明光を、一方ではコリメートされて自由に推移する光ビームとして第２のビーム路２３に入射させることができ、このケースであるならば入射口は例えば、光学モジュール１１のハウジング１６０内に通路の形態で形成されている（図９には示されていない）。具体的には、入射口１６２にハウジング部分１６４が配置されており、この部分に光ファイバ１６８のファイバカプラ１６６が配置されている。光ファイバ１６８を介して、図９には示されていない光源の照明光が第２のビーム路２３に入射させられる。この目的でコリメーション光学系が設けられており、これによってファイバカプラから分散して出射された照明光がコリメートされる。

図１０にはさらに別の実施例が示されており、これによればハウジング部分１６４が上方から、もしくは光学モジュール１１のハウジング１６０の反対側に配置されており、これによってコリメーション光学系１７０の後段に配置されたさらに別の偏向ミラー１３９が必要にはなるけれども、この場合には外側構造スペースに対し図９の実施例の場合に該当するものとは異なる要求を満たすことができる。

図１１にはさらに別の実施例が示されており、これによればさらに別の結像ビーム路１７２が設けられている。さらに別の結像ビーム路１７２は、顕微鏡対物レンズ１７４と、図１１には示されていないさらに別の検出器と、を有しており、この検出器を例えば、適切に形成されたダイクロイックビームスプリッタ１３９の形態の偏向ミラーの下方に配置することができる。さらに別の結像ビーム路１７２の対物レンズ１７４によって、光学モジュール１１とは反対の側から、試料ボリューム１３をさらなる検出器に結像させることができる。換言すれば、同じ物体もしくは試料ボリューム１３をさらに別の結像ビーム路１７２によって、図１１に例示的に書き込まれた試料ホルダ１７６の下側から結像させることができ、これに対し光学モジュール１１によって、試料ホルダ１７６から見ると上方から試料ボリューム１３を結像させることができる。このことを同時に、または時間的に相前後して行うことができる。また、試料ボリュームにおける物体を、さらに別の結像ビーム路１７２を介して所期のように、例えば適切な波長、強度および／またはビームプロフィルのパルス化光または連続光を用いて、マニピュレーションすることもできる。この点では、さらに別の結像ビーム路１７２が物体マニピュレーションのためにのみ用いられるように構成することもできる。

１つの好ましい実施形態によれば、さらに別の結像ビーム路１７２が、光学モジュール１１に対し相対的に可動に配置されている。択一的にまたは付加的に、第１の光学装置１７を第２の光学装置２１に対し相対的に可動に、例えば図９の実質的に水平な方向で、配置することができる。

好ましくは、第１の光学装置１７または第２の光学装置２１と試料ボリューム１３との間に配置された拡張素子２７に加えて、さらに別の拡張素子（図示せず）を、それぞれ他方の光学装置２１、１７と試料ボリューム１３との間に配置することができる。したがって第１の光学装置１７における第１のビーム路１９の顕微鏡対物レンズ３７の光軸１８０と、第２の光学装置２１の（拡張素子２７後方の）第２のビーム路２３の光軸１８２と、の間の角度αも変化させることができ、特に、例えばさらに別の拡張素子が偏向部材という趣旨に沿って形成されており、それによって第１の光学装置１７における第１のビーム路１９の光軸が相応に偏向される場合には、角度αを小さくすることができ、またはそれどころか実質的にゼロ度の角度に設定することができる。

極めて特別に好ましくは、顕微鏡ビーム路９の光軸１７８、および第１の光学装置１７の光軸１８０、および／または第２の光学装置２１の光軸１８２、および／または場合によってはさらに別の結像ビーム路１７２の光軸１８４が、１つの共通の物体フィールドまたは試料ボリューム１３における１つの共通の領域と交差しており、このことは例えば図１１に示唆されている。共通の物体フィールドとはこの関連においては特に、第１の光学装置１７の顕微鏡対物レンズ３７の領域であると解することができ、この領域は顕微鏡対物レンズ３７の焦点面内にあり、そこから検出器上に結像可能である。顕微鏡ボディのビーム路、第１の光学装置１７、第２の光学装置２１および／または場合によってはさらに別の結像ビーム路１７２の構成によって、特に有利な手法で、同時にまたは時間的にずらして、同じ物体をそれぞれ異なる側から結像させることができ、つまり例えば第１の光学装置１７の顕微鏡対物レンズ３７によって、またはさらに別の結像ビーム路１７２のさらに別の顕微鏡対物レンズ１７４によって、結像させることができる。

第１の光学装置１７および／または第２の光学装置２１および／または場合によってはさらに別の結像ビーム路１７２は、それぞれ可変レンズ１８６（図９を参照）、または例えばエレクトロウェッティングの技術に基づき可変に設定可能な液体レンズ、またはズーム光学系を有することができる。これによって例えば、第２の光学装置２１の焦点ポジションおよび／または有効（照明）開口を、第１のビーム路１９もしくは顕微鏡対物レンズ３７に関連づけて変化させることができる。

図１２に示されているさらに別の実施例（これは図１０の実施例と類似の構造を有する）によって、第２の光学装置２１を用いて生成された試料照明の作用を、択一的にまたは付加的に実現することができる。この目的で、コリメーション光学系１７０の後段に偏光ビームスプリッタ１９４が適切に配置されており、これはこの実施例では、コリメーション光学系１７０から到来する直線偏光された照明光を、光学系１８８の方向に偏向する。光学系１８８は、照明光を集束するように構成されている。その後、照明光は、可動に配置されたミラー１９０に向かって伝播する。ミラー１９０を、図１２では水平方向に左または右に向かって移動させることができ、かつ／または光学系１８８の光軸に対し傾斜させることができる（２つの双方向矢印を参照）。照明光が２回、遅延プレート１９２を通り抜けて進行した後、照明光の偏光方向は、コリメーション光学系１７０から到来した光の偏光方向に対し、この光が偏光ビームスプリッタ１９４を実質的に直線的に通過することができ、したがって第２の光学装置２１の第２のビーム路２３を経て試料ボリューム１３を照明できるように、旋回させられている。可動ミラー１９０の運動によって、試料ボリューム１３における照明状態を相応に変化させることができる。つまり、ミラー１９０を水平方向で左または右に向かって動かすと、生成された光シートの焦点ポジションを照明光の伝播方向で変化させることができる。ミラー１９０を光学系１８８の光軸に対し相応に傾斜させることによって、光シートをずらすこともしくは傾斜させることができる。遅延プレート１９２を、光学系１８８とミラー１９０との間に配置することができ、またはそうではなく光学系１８８と偏光ビームスプリッタ１９４との間に配置することができる。図１２には、遅延プレート１９２に関する両方のポジションが書き込まれているけれども、ビーム路中には１つの遅延プレート１９２だけしか必要とされない。

このようにすれば、例えば図１１には示されていない共焦点顕微鏡のスキャナによって、光シートを仮想光シートという趣旨に沿って動的な手法で生成することができる。このケースでは、第２のビーム路２３中にはシリンダレンズは配置されていない。択一的に、図１１には示されていない共焦点顕微鏡のスキャナによって、静的な光シートを生成することもでき、これは例えば、共焦点顕微鏡のスキャナのスキャンミラーが適切なポジションに「パーキング」されるときであり、この場合であれば第２のビーム路２３において、適切なシリンダレンズが適切なポジションに配置されている（例えば図９のシリンダレンズ１９６を参照）。

ここで光学モジュール１１の第１の光学装置１７および／または第２の光学装置２１は、顕微鏡対物レンズ３７、有限光学系（これは例えば１６０ｍｍであることが見込まれ、この場合にはチューブレンズは含まない）または無限光学系を有することができる。顕微鏡対物レンズ３７が無限光学系と共に使用されるケースでは、チューブレンズが設けられ、これを光学モジュール１１において適切なポジションに配置することができる。

本明細書で使用されるように、用語「および／または（かつ／または）」は、関連する記載項目のうちの１つまたは複数の項目のあらゆるすべての組み合わせを含んでおり、「／」として略記されることがある。

いくつかの態様を装置の文脈において説明してきたが、これらの態様が、対応する方法の説明も表していることが明らかであり、ここではブロックまたは装置がステップまたはステップの機能に対応している。これと同様に、ステップの文脈において説明される態様は、対応する装置の対応するブロックまたは要素または特徴の説明も表している。

１ 顕微鏡
３ 光シート顕微鏡
４ 共焦点顕微鏡
５ 顕微鏡ボディ
７ 機械的収容装置
９ 顕微鏡ビーム路
１１ 光学モジュール
１３ 試料ボリューム
１５ 光
１７ 第１の光学装置
１９ 第１のビーム路
２１ 第２の光学装置
２３ 第２のビーム路
２５ 光学ビーム路セレクタ
２７ 拡張素子
２９ 回転軸
３１ 断面
３３ 開口部
３５ ストップフィルタ
３７ 顕微鏡対物レンズ
３９ 波長選択性光学素子
４１ ダイクロイックミラー
４３ 光シートモジュール
４５ 光シート
４７ 光源
４９ ビームスプリッタ
５１ スキャナ
５３ 点検出器ユニット
５５ 共焦点モジュール
５７ さらに別の波長選択性光学素子
５９ マニピュレーション光
６１ 第３の波長選択性光学素子
６３ 光学インタフェース
６５ カメラ
６７ 試料台
６９ 試料
７１ 可視光光源
７３ 可視光
７５ 近赤外線光
７７ 蛍光
７９ 菅のためのインタフェース
８１ 非デスキャン検出器
８３ 広帯域光源
８４ 波長可変光源
８５ 波長可変素子
８７ 音響光学透過フィルタ（ＡＯＴＦ）
８９ 光シートの照明ビーム
９１ 共焦点照明ビーム
９３ 傾斜面がずらされた共焦点照明ビーム
９５ 後方焦点面
９７ 傾斜面
９９ 光学系
１０１ 照明光
１０３ 周縁領域
１０５ さらに別の光学系
１０７ 無限焦点光学系
１０９ 補正された共焦点照明ビーム
１１１ 補正されていない共焦点照明ビーム
１１３ 軸近傍領域
１１５ ミラー
１１５ａ 第１のミラー
１１５ｂ 第２のミラー
１１７ 回転軸
１１９ 第１の角度
１２１ 第２の角度
１２３ 照明光成分
１２３ａ 第１の成分
１２５ 光シートの傾斜させられた照明ビーム
１２７ 視野
１２９ アーチファクト
１２９ａ 第１のアーチファクト
１２９ｂ 第２のアーチファクト
１３１ 像データ
１３３ 第２の反射成分
１３５ 光シートの傾斜させられた照明ビームに対する位置
１３７ 光シートの傾斜させられていない照明ビームに対する最適な位置
１３９ 偏向ミラー
１４１ 透過特性
１４３ フィルタエッジ
１４５ 第１のスペクトル領域
１４７ 第２のスペクトル領域
１４９ 光シートモード
１５１ 第１の波長
１５３ 第２の波長
１５５ 第１の顕微鏡モード
１５７ ビーム路セレクタ交換モジュール
１５９ 切り替え装置
１６０ （１１）のハウジング
１６２ 入射口
１６４ （１１）のハウジング部分
１６６ ファイバカプラ
１６８ 光ファイバ
１７０ コリメーション光学系
１７２ さらに別の結像ビーム路
１７４ （１７２）のさらに別の顕微鏡対物レンズ
１７６ 試料ホルダ
１７８ （９）の光軸
１８０ （１７もしくは１９）の光軸
１８２ （２１もしくは２３）の光軸
１８４ （１７２）の光軸
１８６ 可変レンズ
１８８ 光学系
１９０ 可動に配置されたミラー
１９２ 遅延プレート
１９４ 偏光ビームスプリッタ
１９６ シリンダレンズ

Claims (26)

1. 顕微鏡（１）であって、前記顕微鏡（１）は、顕微鏡ボディ（５）と、顕微鏡ビーム路（９）が通過して延在する顕微鏡対物レンズのための機械的な収容装置（７）と、前記収容装置（７）に取り付け可能であり、試料ボリューム（１３）を照明するためのおよび前記試料ボリューム（１３）からの光（１５）を集光して伝達するための光学モジュール（１１）と、を含み、
   前記光学モジュール（１１）は、
   第１のビーム路（１９）を有する第１の光学装置（１７）と、
   前記第１のビーム路（１９）と前記試料ボリューム（１３）において交差する第２のビーム路（２３）を有する第２の光学装置（２１）と、
   前記第１のビーム路（１９）および／または前記第２のビーム路（２３）を前記顕微鏡ビーム路（９）と統合する光学ビーム路セレクタ（２５）と、
   前記第１の光学装置（１７）または前記第２の光学装置（２１）と前記試料ボリューム（１３）との間に設けられた、光束を偏向する拡張素子（２７）と、
   を有しており、
   前記第１のビーム路（１９）または前記第２のビーム路（２３）は、光シートを生成するために、少なくとも一部の区間で前記拡張素子（２７）を通過して進行し、
   前記第２の光学装置（２１）は、前記試料ボリューム（１３）を横断する光シート（４５）を生成するための光シートモジュール（４３）として構成されており、
   前記顕微鏡（１）は、前記試料ボリューム（１３）から集光された光（１５）を検出するための面センサを含み、
   前記顕微鏡（１）は、切り替え装置（１５９）を有しており、前記切り替え装置（１５９）を用いて、前記顕微鏡（１）を可逆的にかつ反復的に、少なくとも第１の顕微鏡モード（１５５）または光シートモード（１４９）に切り替え可能である、
   顕微鏡（１）。
2. 顕微鏡（１）であって、前記顕微鏡（１）は、顕微鏡ボディ（５）と、顕微鏡ビーム路（９）が通過して延在する顕微鏡対物レンズのための機械的収容装置（７）と、前記収容装置（７）に取り付け可能であり、試料ボリューム（１３）を照明するためのおよび前記試料ボリューム（１３）からの光（１５）を集光して伝達するための光学モジュール（１１）と、を含み、
   前記光学モジュール（１１）は、
   第１のビーム路（１９）を有する第１の光学装置（１７）と、
   前記第１のビーム路（１９）と前記試料ボリューム（１３）において交差する第２のビーム路（２３）を有する第２の光学装置（２１）と、
   前記第１のビーム路（１９）および／または前記第２のビーム路（２３）を介して前記試料ボリューム（１３）の一部を照明するための、照明光のための入射口（１６２）と、
   前記第１の光学装置（１７）または前記第２の光学装置（２１）と前記試料ボリューム（１３）との間に設けられた、光束を偏向する拡張素子（２７）と、
   を有しており、
   前記第１のビーム路（１９）または前記第２のビーム路（２３）は、少なくとも一部の区間で前記拡張素子（２７）を通過して進行し、
   前記第２の光学装置（２１）は、前記試料ボリューム（１３）を横断する光シート（４５）を生成するための光シートモジュール（４３）として構成されており、
   前記顕微鏡（１）は、前記試料ボリューム（１３）から集光された光（１５）を検出するための面センサを含む、
   顕微鏡（１）。
3. 前記顕微鏡（１）は、光シートモード（１４９）に加え、動作状態の以下のリストすなわち、
   走査型顕微鏡モード、
   非線形照明モード、
   共焦点モード、および、
   ライトフィールドモード、
   から成る動作状態のリストに属する少なくとも１つの動作状態を有する、
   請求項１または２記載の顕微鏡（１）。
4. 前記顕微鏡（１）は、切り替え装置（１５９）を有しており、前記切り替え装置（１５９）を用いて、前記顕微鏡（１）を可逆的にかつ反復的に、少なくとも第１の顕微鏡モード（１５５）または光シートモード（１４９）に切り替え可能である、
   請求項２記載の顕微鏡（１）。
5. 前記光学ビーム路セレクタ（２５）は、波長選択性光学素子（３９）である、
   請求項１記載の顕微鏡（１）。
6. 前記顕微鏡（１）は、光シート顕微鏡（３）に再構成された共焦点顕微鏡（４）である、
   請求項１または２記載の顕微鏡（１）。
7. 前記波長選択性光学素子（３９）は、少なくとも１つのスペクトルフィルタエッジ（１４３）を有しており、前記スペクトルフィルタエッジ（１４３）は、第１のスペクトル領域（１４５）を第２のスペクトル領域（１４７）から分離し、前記波長選択性光学素子（３９）は、前記第１のスペクトル領域（１４５）と前記第２のスペクトル領域（１４７）とに対し、それぞれ異なる透過特性および反射特性（Ｔ、Ｒ）を有しており、
   前記光シートモード（１４９）では、前記スペクトルフィルタエッジ（１４３）は、スペクトルに関して、前記試料ボリューム（１３）に入射させられる光（１５）の第１の波長（１５１）と前記試料ボリューム（１３）から集光される光（１５）の第２の波長（１５３）との間に位置しており、
   前記第１の顕微鏡モード（１５５）では、前記光（１５）の前記第１の波長（１５１）と前記第２の波長（１５３）とは、共通に、前記第１のスペクトル領域（１４５）内または前記第２のスペクトル領域（１４７）内に位置している、
   請求項５記載の顕微鏡（１）。
8. 前記切り替え装置（１５９）は、以下を含む要素のリストすなわち、
   波長可変光源（８４）、
   互いに独立して切り替え可能な少なくとも２つのそれぞれ異なる放射波長を有する光源（８４）、
   入射させられる前記光（１５）の波長を変化させる波長可変光学素子（８５）、
   入射させられる前記光の偏光を変化させる光学遅延素子、および、
   少なくとも２つの光学ビーム路セレクタ（２５）を前記顕微鏡ビーム路（９）に交互にまたは独立して取り入れるビーム路セレクタ交換モジュール（１５７）、
   を含む要素のリストに属する少なくとも１つの要素を含む、
   請求項１または４記載の顕微鏡（１）。
9. 前記顕微鏡（１）は、少なくとも１つの光源（４７）を含み、前記光源（４７）は、光（１５）を少なくとも２つのそれぞれ異なる波長領域内で放射し、前記少なくとも２つのそれぞれ異なる波長領域（１５１、１５３）の前記少なくとも１つの光源（４７）の光は、互いに独立して前記顕微鏡ビーム路（９）に入射可能であり、前記光源（４７）の前記それぞれ異なる波長領域（１５１、１５３）のうち少なくとも２つの波長領域は、前記波長選択性光学素子（３９）のそれぞれ異なる前記スペクトル領域（１４５、１４７）内に位置する、
   請求項７記載の顕微鏡（１）。
10. 前記顕微鏡ビーム路は、前記第１の光学装置（１７）および／または前記第２の光学装置（２１）の後方焦点面（９５）に対し垂直に位置する法線に対し傾斜させて、前記光学モジュール（１１）に供給可能であり、前記第２の光学装置（２１）および／または前記拡張素子（２７）は、前記第２の光学装置（２１）の前記後方焦点面（９５）の法線に対する前記顕微鏡ビーム路（９）の傾斜に依存して傾斜可能である、
    請求項１から９までのいずれか１項記載の顕微鏡（１）。
11. 前記波長選択性光学素子（３９）から実質的に前記第２の光学装置（２１）に向けて透過させられる前記第２のスペクトル領域（１４７）の反射成分（１２３）を減衰または阻止するストップフィルタ（３５）、および／または
    前記第１の光学装置（１７）の後方焦点面（９５）を移動させるさらに別の光学装置（１０５）が、
    前記第１のビーム路（１９）内に設けられている、
    請求項７または９記載の顕微鏡（１）。
12. 以下を含む要素のリストすなわち
    前記第１の光学装置（１７）、
    前記第２の光学装置（２１）、
    前記第１のビーム路（１９）および／または前記第２のビーム路（２３）を前記顕微鏡ビーム路（９）と統合する光学ビーム路セレクタ（２５）、および
    前記ストップフィルタ（３５）
    を含む要素のリストに属する少なくとも１つの要素が、前記収容装置（７）に取り付けられたモジュール（１１）において、繰り返し交換可能に収容されている、
    請求項１１記載の顕微鏡（１）。
13. さらに別の結像ビーム路（１７２）が設けられており、前記結像ビーム路（１７２）は、さらに別の顕微鏡対物レンズ（１７４）およびさらに別の検出器を有しており、前記さらに別の結像ビーム路（１７２）の前記対物レンズ（１７４）によって、前記試料ボリューム（１３）を、前記光学モジュール（１１）とは反対の側から前記さらに別の検出器に結像可能である、
    請求項１から１２までのいずれか１項記載の顕微鏡（１）。
14. 前記さらに別の結像ビーム路（１７２）は、前記光学モジュール（１１）に対し相対的に可動であり、または、前記第１の光学装置（１７）は、前記第２の光学装置（２１）に対し相対的に可動である、
    請求項１３記載の顕微鏡（１）。
15. 前記第１の光学装置（１７）または前記第２の光学装置（２１）と前記試料ボリューム（１３）との間に配置された前記拡張素子（２７）に加えて、さらに別の拡張素子が、それぞれ他方の前記光学装置（２１；１７）と前記試料ボリューム（１３）との間に配置されている、
    請求項１から１４までのいずれか１項記載の顕微鏡（１）。
16. 前記顕微鏡ビーム路（９）の光軸（１７８）および前記第１の光学装置（１７）の光軸（１８０）および／または前記第２の光学装置（２１）の光軸（１８２）および／または場合によっては前記さらに別の結像ビーム路（１７２）の光軸（１８４）は、１つの共通の物体フィールドと交差している、
    請求項１から１５までのいずれか１項記載の顕微鏡（１）。
17. 前記第１の光学装置（１７）および／または前記第２の光学装置（２１）および／または場合によっては前記さらに別の結像ビーム路（１７２）は、可変レンズ（１８６）または可変に設定可能な液体レンズまたはズーム光学系を有する、
    請求項１から１６までのいずれか１項記載の顕微鏡（１）。
18. 前記顕微鏡（１）は、スキャナによって動的な光シートを生成可能である、
    請求項１から１７までのいずれか１項記載の顕微鏡（１）。
19. 前記顕微鏡（１）は、シリンダレンズによって静的な光シートを生成可能である、
    請求項１から１７までのいずれか１項記載の顕微鏡（１）。
20. 前記第１の光学装置（１７）および／または前記第２の光学装置（２１）は、有限光学系または無限光学系を備えた顕微鏡対物レンズ（３７）を有する、
    請求項１から１９までのいずれか１項記載の顕微鏡（１）。
21. 試料ボリューム（１３）を照明するためのおよび前記試料ボリューム（１３）からの光（１５）を集光して伝達するための光学モジュールであって、前記光学モジュールは、顕微鏡対物レンズのための顕微鏡（１）の機械的な収容装置（７）に適合可能であり、前記収容装置（７）を通過して顕微鏡ビーム路（９）が延在しており、前記光学モジュール（１１）は、
    第１のビーム路（１９）を有する第１の光学装置（１７）と、
    前記第１のビーム路（１９）と前記試料ボリューム（１３）において交差する第２のビーム路（２３）を有する第２の光学装置（２１）と、
    前記第１のビーム路（１９）および／または前記第２のビーム路（２３）を介して前記試料ボリューム（１３）の一部を照明するための、照明光のための入射口（１６２）または前記第１のビーム路（１９）および／または前記第２のビーム路（２３）を前記顕微鏡ビーム路（９）と統合する光学ビーム路セレクタ（２５）と、
    前記第１の光学装置（１７）または前記第２の光学装置（２１）と前記試料ボリューム（１３）との間に設けられた、光束を偏向する拡張素子（２７）と、
    を有しており、
    前記第１のビーム路（１９）または前記第２のビーム路（２３）は、少なくとも一部の区間で前記拡張素子（２７）を通過して進行し、
    前記第２の光学装置（２１）は、前記試料ボリューム（１３）を横断する光シート（４５）を生成するための光シートモジュール（４３）として構成されており、
    前記顕微鏡（１）は、前記試料ボリューム（１３）から集光された光（１５）を検出するための面センサを含む、
    光学モジュール。
22. 請求項１から２０までのいずれか１項に従い形成された顕微鏡（１）を用いて試料ボリューム（１３）を観察する方法であって、以下のステップを含む、すなわち、
    顕微鏡ボディ（５）に取り付けられた光学モジュール（１１）を通し第１のビーム路（１９）に沿ってまたは前記第１のビーム路と交差する第２のビーム路（２３）に沿って、前記試料ボリューム（１３）を照明するステップと、
    前記試料ボリューム（１３）から出射された光（１５）を、前記光学モジュール（１１）を通し前記第１のビーム路（１９）に沿って集光して伝達するステップと、
    第１の光学装置（１７）または第２の光学装置（２１）と前記試料ボリューム（１３）との間に配置された拡張素子（２７）を通して、前記第１のビーム路（１９）または前記第２のビーム路（２３）を案内するステップと、
    前記試料ボリューム（１３）から集光された光（１５）を面センサによって検出するステップと
    を含む方法。
23. さらに第１の顕微鏡モード（１５５）と光シートモード（１４９）とで切り替えを実施し、
    前記第１の顕微鏡モード（１５５）では、前記試料ボリューム（１３）を前記第１のビーム路（１９）に沿って照明し、
    前記光シートモード（１４９）では、前記試料ボリューム（１３）を前記第２のビーム路（２３）に沿って照明する、
    請求項２２記載の方法。
24. 前記切り替えは、以下のステップから成るリストすなわち、
    前記第１のビーム路（１９）および／または前記第２のビーム路（２３）を顕微鏡ビーム路（９）と統合する光学ビーム路セレクタ（２５）を交換するステップと、
    入射させられた照明光（１０１）の波長を、波長可変光源および／または波長可変光学素子を用いて変化させるステップと、
    入射させられた前記照明光（１０１）の偏光を、光学遅延素子を用いて変化させるステップと、
    から成るリストに属する少なくとも１つのステップを含む、
    請求項２３記載の方法。
25. 前記光シートモード（１４９）における方法において、前記試料ボリューム（１３）の着目対象領域を同定し、
    前記第１の顕微鏡モード（１５５）への切り替え後、同定された前記着目対象領域を、前記光シートモード（１４９）よりも高い分解能を有する走査型顕微鏡法を用いて検査し、
    前記試料ボリューム（１３）から出射された光分布を表す、前記面センサまたは点検出器により生成された像データを融合するかつ／または共に表示する、
    請求項２４記載の方法。
26. 前記試料ボリューム（１３）の照明と同時に、前記照明光（１０１）とは異なる光（１５）を、前記試料ボリューム（１３）内に配置された試料（６９）上または前記試料（６９）内に入射させる、
    請求項２４または２５記載の方法。

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